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      55絞車跑車后鋼絲繩斷裂原因分析及安全放鋼絲繩長度的研究

      來源:網絡|發布時間:2022-06-20 13:03:41| 瀏覽數:...


      前提條件:55絞車的選型計算滿足要求,鋼繩符合國家標準。
        1 現場勘查結果簡介
        1.1地質條件:斜巷長76米,坡角23.5°,絞車安裝在傾斜巷道上端距變坡點16.8m處,滾筒出繩位置距變坡點17m;
        1.2絞車工作情況:3t礦車載有沙子和水泥的比例是2:1,礦車載貨從坡頂下行,鋼絲繩突然斷裂跑車,跑車后,鋼絲繩斷口平直、整齊,量得礦車上所帶鋼絲繩長度27m,所用鋼絲繩的基本參數如表1。
        
          
        2 推斷
        操作工人推礦車前,先預留一定長度的鋼絲繩,然后讓絞車閘抱死,之后推礦車至變坡點,礦車下行,鋼絲繩突然斷裂,跑車。根據斷繩長度Ld=27m和滾筒出繩位置到變坡點的距離L0=17m,可知斷繩前,礦車在斜坡上運行的距離L=Ld- L0=27m-17m=10m,此10m內礦車未受到絞車牽引力的作用,因此在這10m內鋼絲繩上沒有受到沿繩方向的任何力作用,當到達10米的瞬間,鋼絲繩上瞬間加載沿繩方向的作用力F,當F小于鋼絲繩的破斷拉力總和時,鋼絲繩將吸收載重礦車下行時的所有動能,致使礦車速度為零,停止運行,當F大于鋼絲繩的破斷拉力總和時,鋼繩斷裂,斷裂時要損失一部分能量,所以斷裂前后動能不相等,斷裂后礦車將以不同于斷裂前的速度繼續運行。
        3 鋼絲繩受力前的受力分析
        根據現場勘查結果,55絞車鋼絲繩受力前的瞬間,以3t礦車的重力作用點O為中心受力分析如圖1所示(注釋:這個運動過程中鋼絲繩質量比較小,可以忽略不計。)
        
        G=mg   G1=G sinθ   G2=Gcosθ  f=μG2= μGcosθ
        G ——載重礦車的重力N;
        G1——載重礦車沿運動方向的分力N;
        G2——載重礦車垂直運動方向的分力N;
        f ——摩擦力N;
        m——載重礦車的質量kg 3t礦車自重1270kg 載貨質量3.3m3×2000kg/m3(轉載或為沙子和水泥按2:1的比例裝載,沙子容重是1450kg/m3,水泥的容重是3100kg/ m3,所以混合物的容重2000kg/ m3)m=1270+3.3×2000=7870kg;
        g——是重力加速度取g=9.8N/s2;
        μ——礦車沿軌道運行的阻力系數,滾動軸承輪對取μ=0.05;
          
          ΔL是鋼繩的伸長量,由于ΔL<< L+Lc/2,所以ΔL段摩擦力所做的負功忽略不計,那么在礦車的運行滿足下列能量守恒方程。
        W =mv2/2= GH- f(L+Lc/2)
        W——鋼絲繩內儲存的彈性勢能為。W=F2Ld/(2EA)[1]
        F ——鋼絲繩上所受的力N;
        Ld ——斷繩長度Ld=27m;
        E —— 6×19-FC φ21.5mm鋼絲繩的彈性模量E=0.863×105MPa [2][3];
        A ——鋼絲繩橫截面積m2,直徑21.5mm,A=3.14×(0.0215/2)2=36.29×10-5m2。

        W =mv2/2= GX sinθ- fX
        F’2(X+17)/(2EA)= GX sinθ- fX
        代入各已知量得X=1.1m,則安全放鋼絲繩長度X+17- Lc/2=1.1+17-1.5=16.6m。
        結論
        假設不成立,鋼絲繩吸收不了斷裂前礦車在斜坡上運動的所有動能,所以鋼絲繩斷裂,發生了跑車事故。質量7870kg的載重礦車后輪離開變坡點前,必須在絞車的牽引力作用下勻速緩慢下放。


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